第四单元 第三节 闭环控制系统的工作过程B-【同步宝典】2024-2025学年高中通用技术必修《技术与设计2》课程精练（苏教版2019）

一尧选择题 1. 如图所示为某造纸厂纸张卷绕系统示意图袁在卷绕过程中袁要 求纸张卷绕后的侧面整齐一致遥 卷绕系统由卷筒驱动子系统和 纠偏控制子系统组成遥 驱动系统由伺服电机和传动装置等组 成曰纠偏控制子系统的工作过程为院光电传感器检测纸张边缘 位置信息袁并将信息输入 PLC控制单元与设定值比较袁经分析 处理后输出误差信号袁控制油泵输出高压油进入油缸袁推动活 塞带动支架移动袁从而将纸张整齐卷绕在卷辊上遥下列关于纠偏控制系统的分析中 · 不 · 正 · 确 的是 渊 冤 A. 油缸为被控对象 B. 纠偏控制子系统为闭环控制 C. 活塞的移动量是系统的控制量 D. 机械传动装置的振动是干扰因素 2. 下图是平台小球位置控制系统示意图遥其工作过程院摄像头连续获取小球的实时位置信息渊如 图 1所示冤袁控制器将接收到的小球位置信息与设定位置进行比较袁计算出小球位置与设定位 置的偏差值袁控制舵机驱动器袁通过舵机调整平台倾斜角度渊如图 2所示冤袁使小球移动到设定 位置遥 下列关于该平台小球位置控制系统的分析正确的是 渊 冤 A. 控制量是小球的实际位置 B. 被控对象是舵机 C. 输入量是摄像头获取的信息 D. 平台粗糙度的变化是干扰因素 3. 如图所示是某小区自动供水控制系统袁当用水量较小时袁由民用电源控制水泵袁以降低能耗曰 当用户用水量增加时袁水压下降到设定值袁PLC发出指令启动变频器袁由变频器控制水泵袁通 过检测水泵出口压力并与设定压力进行比较袁根据两者之间的差值控制水泵电机的启停台数 和水泵的转速袁确保自动供水系统的恒压供水遥 下列关于 自动供水系统各子系统的分析中正确的是 渊 冤 A. 当用水量大时袁水泵工作控制系统处于开环控制 B. 变频器输出的频率变化的电流袁是水泵工作的干扰因素 C. 当用水量大时袁水压检测器检测管网水压并与设定压力 进行比较的过程属于反馈 D. 管网中的供水压力是由用户的用水量所决定的袁所以 改用流量传感器的检测来控制水压效果更好 第三节 闭环控制系统的工作过程 B 能力提升题组 卷辊支架 活塞 油缸 底板 油泵 油管 纸张 检测装置 PLC 小球 舵机 平台 摄像头 舵机驱动器 控制器 图 1 平台 设定位置 平台 设定位置 图 2 备用泵 2#泵 1#泵 用户 变频 蓄水池 工频 变频器PLC 压力传感器 178 4. 如图所示是自动点胶机系统示意图袁包括物料及其物料混合子系统尧注胶嘴位置控制子系统 等遥 混料罐 A尧B内液体混合料分别通过传输管与一台计量泵连接袁通过计量泵分别传输到注 胶嘴内直流电机搅拌器内袁将两种液体进行充分混合袁当涂胶时袁打开注胶口袁密封胶从注 胶嘴流出遥 同步带上的传感器实时检测注胶嘴位置袁经过 PLC信号处理袁驱动电机转动袁带动 带轮和同步带运动袁使注胶嘴达到设定的位置遥 下列关于注胶嘴位置控制子系统的分析中 · 不 · 恰 · 当的是 渊 冤 A. 同步带和电机间的摩擦导致点胶位置有偏差袁该摩擦属于干扰因素 B. 注胶嘴的实际位置是输出量 C. 电机是执行器 D. 该系统的控制方式属于开环控制 5. 如图所示为奶粉生产中的湿法工艺袁其主要流程有院按比例 将鲜牛乳与液态营养素进行混合袁将混合后的乳业输送到高 位槽袁经过滤后至干燥器顶部进行雾化干燥袁经过高温空气 蒸发干燥后的乳液到达底部就成为了奶粉遥整个生产过程都 是在无菌车间里由单片机控制完成袁单片机根据单位时间奶 粉的产量尧湿度尧温度等参数袁调节阀 1尧阀 2尧阀 3等袁使得单 位时间里产出的奶粉产量尧质量稳定可靠遥 关于奶粉温度控 制系统袁下列分析中正确的是 渊 冤 A. 执行器是干燥器 B. 输出是奶粉 C. 通过反馈克服了干扰 D. 在无菌车间里运行袁不存在干扰因素 6. 如图所示是蒸汽机转速控制系统示意图遥该系统由蒸汽机尧重球锥摆尧皮带传动轮尧蒸汽阀尧连 杆机构组成遥蒸汽机运行后袁因向心力会使两颗重球锥摆绕中心杆做离心旋转袁当蒸汽机负载 增大时袁皮带传动轮转速下降袁两颗重球锥摆的摆角减小袁带动连杆机构调节蒸汽阀的开启程 度袁提高蒸汽机的转速袁从而将蒸汽机的转速控制在一定范围内遥下列关于蒸汽机转速控制系 统的分析中正确的是 渊 冤 风管 蒸汽 阀 3 产品 换热器鼓风机 阀 2 干燥器 湿热 空气 阀 1过滤器 高位槽 计量泵 A 计量泵 B 混料 罐 A 混料 罐 B 注胶嘴 搅拌器 电机同步带带轮 工作台 蒸汽机 蒸汽阀 负荷 调速器 179 A. 该系统属于开环控制系统 B. 被控对象是蒸汽阀 C. 重球锥摆的摆角是控制量 D. 蒸汽机负载变化属于干扰因素 7. 如图所示是简易旋转倒立摆控制系统示意图遥 该控制系统可以使摆杆保持竖直倒立状态袁其 工作原理是院设定摆杆处于竖直倒立状态时精密电位器输出的电压值袁当摆杆由于外界作用力 破坏其稳定性向一侧倒下时袁精密电位器的阻值变化袁从而改变了输出电压袁并将信息传送到 单片机与设定值进行比较袁单片机输出控制信号袁通过驱动电路控制电机的转速和转向袁带动 旋臂水平转动袁使摆杆重新保持竖直倒立状态遥 下列关于该控制系统分析 · 不 · 正 · 确的是 渊 冤 A. 控制量是旋臂的转速和转向 B. 电机运行产生的振动不属于干扰因素 C. 驱动电路和电机属于执行器 D. 精密电位器输出的信号属于系统的反馈信号 8. 如图是恒速行驶系统示意图袁其工作原理是操纵开关和车速传感器 将信号送至 ECU袁ECU根据这些信号计算出节气门的合理开度袁并 给执行器发出信号调节节气门的开度袁保持汽车按设定的车速行驶遥 下列关于该恒速行驶控制系统的分析 · 不 · 正 · 确的是 渊 冤 A. 节气门传感器不是该系统反馈装置 B. 路面的坡度是该系统的干扰因素 C. 控制器为 ECU袁可对传感器的信号处理分析 D. 车速传感器将信号传至 ECU袁该信号是系统输入量 9. 咱2024窑协作体联考暂如图所示为某氢燃料电池汽车结构图袁由高压储氢罐尧燃料电池尧动力电 池尧控制系统尧电动机等组成遥 当动力电池电量低于下限时袁控制系统打开高压储氢罐的通气 阀袁氢气在燃料电池中与氧气发生电化学反应发电袁产出的电优先满足电动机和车载电器的 需求袁多余的电将存入动力电池袁当动力电池电量达到上 限时袁停止发电遥 下列关于动力电池电量控制子系统的分 析正确的是 渊 冤 A. 动力电池的实际电量是该系统的输入量 B. 司机突然踩下加速踏板是该系统的干扰因素 C. 流向燃料电池的氢气流量是该系统的控制量 D. 电动机为该控制系统的被控对象 10. 咱2024窑温州测试暂如图所示为 pH值控制系统袁根据实际要求袁在控制箱内预先设定好需要稳 定的 pH值范围袁定量控制箱根据 pH检测探头检测到的实际 pH值自动控制并输出信号来 调节酸液或碱液的投放袁达到所设定范围后停止投放袁从而稳定 pH值在所需要的数值范围 内遥 下列关于 pH值控制系统工作过程及组成的分析中正确的是 渊 冤 电机 摆杆 支架 旋臂 精密电位器 驱动电路 单片机 主控 开关 巡航控制 ECU 车速传感器 充电桩 驱 动 桥 转 向 桥 高压储氢罐 加氢站 控制 系统 电动 机 动力电池 燃料 电池 180 A. pH检测探头输送给定量控制箱的信号属于控制量 B. 将料罐内的液体往水池槽输送袁所以料罐属于被控对象 C. 料罐内需要有足量的溶液袁所以料罐内缺少溶液属于干扰因素 D. 手动阀 1尧2的启闭对控制过程产生影响袁所以手动阀 1尧2属于执行器 11. 咱2024窑湖丽衢测试暂如图所示是板材自动裁切控制系统袁包含板材长度控制子系统和裁切子 系统遥其工作过程院电动机通过皮带尧主轴带动输送带袁旋转编码器对主轴运行的线距离进行 检测袁当检测到的线距离长度与设定长度相等时袁PLC控制电动机暂停输送板材曰此时 PLC 控制气动装置驱动裁切刀具对板材进行裁切遥 下列关于板材长度控制子系统的分析中正确 的是 渊 冤 A. 输入量是板材实际输送长度 B. 控制器是旋转编码器 C. 被控量是板材 D. 旋转编码器故障属于干扰因素 12. 咱2024窑稽阳联考暂如图所示是校园节能直饮水机系统遥 该系统主要由 过滤控制尧温度控制尧出水控制等子系统组成遥 其中温度控制子系统采 用高效热能交换技术袁20 益的自来水经波纹管可迅速提温到 85 益袁开 水可迅速降温至直接饮用的温度遥 当加热水胆的感温探头检测到水温 低于设定温度时袁控制盒输出指令关闭进水电磁阀并控制加热管加热遥 下列关于内胆水温控制子系统工作过程的分析中正确的是 渊 冤 A. 温水出口放水对内胆水温有影响袁所以温水出口放水属于干扰因素 B. 自来水经热能交换器后以 85 益流入内胆袁所以 85 益水温是输入量 C. 控制盒发出的指令是控制量 D. 加热管通过加热控制内胆的水温袁所以加热器是控制器 输送带输送方向 气 动 装 置 PLC 电动机 主轴 待裁切 板材 裁切刀具 皮带 旋转编码器 pH检测探头 泵 电磁阀 水池槽 手动阀 2 手动阀 1 料罐 定量控制箱 接触器AC 380 V/220 V 181 第三节 闭环控制系统的工作过程 B 能力提升题组 一尧选择题 1. A揖解析铱该控制系统的控制目的是控制纸张卷绕后的侧面 整齐一致袁所以输出量是纸张卷绕实际位置袁被控对象是纸 张袁有光电传感器检测纸张边缘位置信息袁则反馈成立袁是 闭环控制系统袁B正确袁A错误曰执行器是指直接对被控对象 进行控制的装置或元件袁所以该系统的执行器是活塞袁C正 确曰干扰因素是指除了输入量以外引起被控量变化的各种 因素袁机械传动装置的振动对纸张卷绕位置有影响袁是干扰 因素袁D正确遥 2. D揖解析铱平台小球位置控制系统袁控制的目的是将小球控制 在设定位置袁因此摄像头检测的当前小球实际位置是输出 量袁输入量是小球的设定位置袁被控对象是小球袁平台的粗 糙度变化会影响小球的实际位置袁但又不是输入量袁属于干 扰因素遥 3. C揖解析铱用水量大时的水泵工作控制系统的方框图如图所 示袁水压检测器参与反馈袁A错误袁C正确曰正常工作时变频 器为执行器袁输出的频率变化的电流属于控制量袁B错误曰需 要实现恒压供水的功能袁水压检测器比流量传感器更能精 确地检测实际水压变化袁D错误遥 4. D揖解析铱注胶嘴位置控制子系统的方框图如图所示袁其控制 方式为闭环控制袁D错误遥 5. C揖解析铱在奶粉温度控制系统中控制目标是控制奶粉的温 度袁其输出量是奶粉的温度袁被控对象是奶粉袁执行器是调 节阀袁控制器是单片机袁A尧B错误曰在奶粉温度控制系统中 通过检测奶粉温度反馈至输入端袁可以克服干扰袁使奶粉温 度稳定在设定范围内袁C正确曰除了细菌外袁对奶粉温度控制 产生影响的还有许多其他因素袁如室温尧工作电压的波动等袁 D错误遥 6. D揖解析铱该控制系统能够实现蒸汽机的转速控制在一定范 围内袁且重球锥摆能够将转速检测并反馈到输入端即有反 馈环节袁可判断该控制系统为闭环控制系统袁A错误曰蒸汽阀 是执行器袁控制量是蒸汽流量或蒸汽阀的开启程度袁B尧C错 误曰蒸汽机的负载变化会引起皮带传动轮转速下降袁且不是 输入量袁属于干扰因素袁D正确遥 7. B揖解析铱该控制系统的输入量是设定的摆杆处于竖直倒立 状态时精密电位器输出的电压值袁电机运行产生的振动能 破坏摆杆的稳定性从而向一侧倒下袁属于干扰因素袁B错误遥 8. D揖解析铱车速传感器检测的是车的实时速度袁实时速度是输 出量袁而不是输入量遥 9. B揖解析铱动力电池电量控制子系统的工作方框图如下图所 示袁动力电池的实际电量为该系统的输出量袁A错误曰司机突 然踩下加速踏板时袁动力电池的实际电量会下降袁即输出量 发生了变化袁但是输入量没变袁它属于该系统的干扰因素袁B 正确曰该系统的控制量是燃料电池的发电情况袁C错误曰动力 电池为该控制系统的被控对象袁D错误遥 10. C揖解析铱pH检测探头属于检测装置袁将被控量返回给定量 控制箱曰pH值控制系统的被控对象是水池槽曰pH值控制系 统的被控量是水池槽的 pH值袁系统的输入是设定的 pH值袁 料罐没有足够的溶液会对被控量产生影响袁且不是输入袁因 此属于干扰因素曰pH值控制系统的执行器是泵袁手动阀属 于手动开关袁不是自动控制系统的要素遥 11. D揖解析铱控制方框图如下袁输入量是设定长度袁控制器是 PLC袁被控量是板材实际长度遥 12. A揖解析铱输入量是设定温度袁B错误曰执行器电磁阀的进水 量和加热管的状态是控制量袁C错误曰控制盒是控制器袁加 热管是执行器袁D错误遥 微专题 5 开尧闭环控制系统综合分析 A 基础巩固题组 一尧选择题 1. D揖解析铱电加热器辅助加热子系统的控制目的是使水箱的 水温达到设定温度袁该控制是闭环控制系统袁被控对象是水 箱袁输出量为水箱的实际水温袁执行器是电加热器袁控制量 是电加热器发出的热量袁反馈检测装置是温度探头遥 出水温 度不影响水箱水温袁不属于干扰因素遥 2. C揖解析铱工件类型的变化是输入量袁不是干扰因素曰工控机 是控制器袁控制量是执行器的输出信号曰输出量有 2个袁输 送工件 A尧B的数量并在屏幕中显示也是输出量遥 3. C揖解析铱被控对象是无人机曰低电量自动返航子系统无反馈袁 不是闭环控制系统曰剩余电量是自动返航子系统的输入量袁 不是干扰因素遥 4. A揖解析铱道路上的其他汽车是输入量袁不属于干扰因素遥 5. B揖解析铱发电机发电子系统无反馈袁属于开环控制袁A错误曰 反应堆温度控制子系统为闭环控制袁经过气体发生器后的 重水会影响反应堆的实际温度袁且不为该子系统的输入量袁 它属于该子系统的干扰因素袁B正确曰反应堆温度控制子系 统的执行器为燃料棒袁所以控制量为燃料棒的发热与否袁C尧 D错误遥 6. C揖解析铱水肥浓度配比子系统的方框图如下袁浓度计测得的 水肥浓度为该系统的被控量袁A错误曰执行器为变频器尧水泵 和蠕动泵袁B错误曰水泵故障会影响水肥浓度袁且不是输入量 变化袁所以是干扰因素袁C正确曰执行器的输出量为控制量袁 PLC为控制器袁D错误遥 7. B揖解析铱卷绕半径的变化会影响带材的张力袁属于干扰因素遥 8. D揖解析铱该控制系统的方框图如下院 该系统是闭环控制系统袁被控对象是吸热器袁控制量是角度 和流速袁风沙雨雪等气候环境不是输入量又会引起吸热器 温度变化所以是干扰因素遥 + 实际供 水水压 频率变化的电流设定供 水水压 PLC 变频器 水泵 水压检测器 - 注胶嘴的 实际位置 电机转动设定注胶 嘴的位置 PLC 注胶嘴电机 传感器 - +比较器 实际长度 比较器 设定长度 + - 电动机 转动量PLC 板材 旋转编码器 设定电量 上限与下限 控制 系统 燃料 电池 发电 动力 电池 实际 电量 检测装置 - + 实际 浓度 水流量尧 肥液量设定 浓度 变频器尧水 泵尧蠕动泵 比较器 PLC 水肥 浓度计 + - 实际 温度 角度 流速 设定 温度 热像仪 定日镜尧 传热流体 调控 中心 吸热器 + - 205